Durante uma atividade de Biologia em um laboratório escolar, estudantes usam um carrinho de 2 kg para…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma atividade de Biologia em um laboratório escolar, estudantes usam um carrinho de 2 kg para transportar amostras. Ao ser liberado, o carrinho recebe uma força horizontal resultante constante de 10 N. O piso é considerado sem atrito, de modo que essa força é a resultante sobre o carrinho. Em situações semelhantes, materiais soltos podem cair ou ser deslocados quando o movimento do carrinho muda rapidamente. Com base nessa situação, calcule a aceleração do carrinho, usando a relação entre força resultante, massa e aceleração, e indique uma implicação de segurança associada ao movimento das amostras.
- A) A aceleração é 8 m/s², e as amostras devem ser fixadas apenas se o carrinho estiver parado.
- B) A aceleração é 20 m/s², e as amostras não precisam ser fixadas, pois a força não altera o movimento do carrinho.
- C) A aceleração é 10 m/s², e as amostras podem permanecer soltas, pois a massa do carrinho não interfere no movimento.
- D) A aceleração é 2 m/s², e as amostras podem permanecer soltas, pois a velocidade do carrinho muda lentamente.
- E) A aceleração é 5 m/s², e as amostras devem ser fixadas, pois uma mudança rápida de velocidade pode deslocá-las ou fazê-las cair.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A massa do carrinho é 2 kg e a força horizontal resultante constante é 10 N. O piso não tem atrito, então a força informada é a própria resultante sobre o carrinho.
- Aplique a segunda lei de Newton, Fr = m x a. Isolando a aceleração, temos a = Fr / m.
- Substitua os valores: a = 10 N / 2 kg = 5 m/s². Logo, a aceleração do carrinho é 5 m/s².
- Analise a implicação de segurança. Como o carrinho acelera, sua velocidade muda rapidamente ao ser liberado. Materiais soltos tendem a continuar em seu estado de movimento pela inércia e podem deslizar, cair ou ser deslocados. Por isso, as amostras devem ser fixadas.
- Compare as alternativas. A alternativa E está correta, pois apresenta a aceleração de 5 m/s² e a recomendação de fixar as amostras por causa das mudanças rápidas de velocidade. A alternativa A está errada, pois a aceleração de 8 m/s² não corresponde ao cálculo e a fixação não deve depender de o carrinho estar parado. A alternativa B está errada, pois a aceleração de 20 m/s² resulta de multiplicar em vez de dividir, e a força altera sim o movimento. A alternativa C está errada, pois a massa interfere diretamente na aceleração e as amostras podem cair. A alternativa D está errada, pois a aceleração de 2 m/s² resulta de dividir incorretamente a força pela massa e a mudança de velocidade não é lenta.
💡 Dica: Use a fórmula F = m·a para encontrar a aceleração.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou a aceleração incorretamente, obtendo 8 m/s², e acredita que a fixação das amostras só é necessária com o carrinho parado, quando na verdade o risco está na variação da velocidade.
O aluno multiplicou a força pela massa (10 x 2 = 20) em vez de dividir, e acredita que a força não altera o movimento do carrinho, contrariando a segunda lei de Newton.
Por que engana: Confundir a fórmula da pressão com a fórmula da aceleração, aplicando a força de forma inadequada.
O aluno acredita que a massa não interfere no movimento e ignora a relação a = Fr / m, o que leva à aceleração de 10 m/s² e à conclusão incorreta de que as amostras podem ficar soltas.
O aluno dividiu a massa pela força (2 / 10 = 0,2) ou inverteu a relação, obtendo 2 m/s², e associa uma aceleração pequena a uma mudança lenta de velocidade, o que o leva a considerar seguro deixar as amostras soltas.
Pela segunda lei de Newton, F = m · a. Assim, a = F/m = 10 N/2 kg = 5 m/s². Como o carrinho sofre uma mudança de velocidade, objetos soltos sobre ele podem se deslocar ou cair; por isso, devem ser fixados durante o transporte.
Raio-X da questão
aceleração e força
avaliacao
segunda lei de Newton · cálculo de aceleração
Revisar a relação entre força, massa e aceleração na segunda lei de Newton.
Confundir a fórmula da pressão com a fórmula da aceleração, aplicando a força de forma inadequada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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